Пчела с магнитом

Известно, что пчёлы (Apis mellifera) способны обмениваться информацией и точно указывать фуражирам, где находится источник нектара. Также широко известны исследования пчелиного танца, который содержит информацию о направлении на цветы. Однако знать направление от улья недостаточно, чтобы точно определить места сбора нектара. Пчела должна хорошо ориентироваться в пространстве. На данный момент доказано, что пчела способна ориентироваться по солнцу. Кроме того, считается, что пчёлы способны использовать различные предметы в качестве ориентиров.

Но все эти способности насекомого теряют смысл, когда условия навигации усложняются. Как пчела находит дорогу домой при плохой видимости или при потере ориентира, учёные не знали.

Оказалось, что пчелы кроме всего прочего способны чувствовать магнитное поле Земли и ориентироваться по нему. Эксперименты показали, что установка магнитов рядом с ульем изменяет характер поведения пчел, а маленькие магниты, закрепленные на брюшке пчелы, нарушают ее способность находить дорогу домой.

Исследование этой способности пчел позволили обнаружить клетки, реагирующие на магнитное поле. Эти клетки – трофоциты – расположены в брюшке пчелы и содержат гранулы, в состав которых входит железо. Гранулы имеют размер 0,5–1,0 микрометра, они распределены по цитоплазме трофоцита и прикреплены к цитоскелету. Гранулы имеют свойства парамагнетиков, то есть способны реагировать на магнитное поле. Наличие таких гранул и объясняет способность пчелы чувствовать магнитное поле. Как пчела использует эту способность, изучала группа ученых под руководством доктора биологических наук Чин Юан Хсу из университета Чан-Гун, Тайвань. Результаты исследований опубликованы в апрельском номере журнала PLoS ONE.

Исследователи разработали эффективную систему для выделения железосодержащих гранул и проверили, может ли меняться форма, размер или магнитные свойства гранул в зависимости от внешнего магнитного поля.

Оказалось, что в магнитном поле железосодержащие гранулы трофоцитов изменяют свой размер и сжимаются вдоль силовых линий.

Изменение формы отслеживается трофоцитами и окружающими их клетками. В результате пчела получает информацию о силе и направлении силовых линий магнитного поля. Эта информация используется для создания пространственной карты магнитного поля. Трофоциты, наполненные железосодержащими гранулами, способны реагировать на малейшее изменение магнитного поля. Поэтому пчелы способны отреагировать на изменение интенсивности магнитного поля на 26 нанотесл, при том что магнитное поле Земли составляет 45000 нанотесл!

В соответствии с этими результатами авторы предложили гипотезу способа ориентации насекомых и птиц по магнитного полю. По их мнению, каждый полет с использованием магнитной навигации должен проходить по прямой, соединяющей начальный и конечный пункты.

А ведь именно так летят перелетные птицы.

Кроме того, прежде чем получить возможность эффективно использовать магнитное поле для навигации, необходим предварительный облет точки вылета, что позволяет магниточувствительным клеткам привыкнуть к новым условиям и создать карту магнитного поля. Это явление также наблюдается в случае с почтовыми голубями. Выпущенные в новом месте, они сначала делают несколько кругов вокруг места выпуска и только потом направляются к дому.

Лекарство от переедания

Гарвардским учёным удалось понять, как именно переедание приводит к развитию диабета и целого ряда других серьёзных заболеваний. По мнению учёных, ключевую роль в этом процессе играет белок STAMP2.

Каждый день в организм попадает множество веществ, на которые защитная система организма может отреагировать как на чужеродные. Естественная реакция защитной системы в случае вторжения чего-то чужеродного – это воспаление. Но у организма есть способ точно определить, когда в организм проникла инфекция, а когда человек просто поел.

Ученым удалось найти ген, который не дает защитной системе начать воспаление в ответ на поступление в организм пищи. Продукт этого гена – белок STAMP2.

Он относится к семейству металлоредуктаз и отвечает, соответственно, за транспорт ионов железа и меди в клетку. Однако, как оказалось, этим функции белка STAMP2 не ограничиваются.

Проведенное на мышах исследование показало, что происходит, если в клетках жировой ткани внутренних органов белка STAMP2 нет. Сразу после того, как в такие клетки поступают питательные вещества (глюкоза), в них начинается воспаление. Кроме того, появляется устойчивость к инсулину (что в итоге приводит к развитию диабета второго типа), повышается уровень сахара в крови и заплывает жиром печень. Как отметили авторы работы, если функцию STAMP2 подавляли у склонных к ожирению зверьков, то обмен веществ нарушался намного быстрее.

Как пояснил руководитель группы, проводившей исследования в Гарвардском колледже здравоохранения, доктор Гёркан Хотамислигил, клетки организма способны адекватно реагировать на избыток питательных веществ. Однако, как и любая другая перегрузка, переедание становится для них стрессом. Если достаточное питание необходимо для организма, а снижение калорийности даже может быть полезным (о чём «Газета.Ru» недавно писала), то регулярное переедание способно снизить активность белка STAMP2 в клетках жировой ткани или даже полностью «выключить» его. Это и приводит к развитию вялотекущих воспалений и расстройству обмена веществ, что часто наблюдается у людей с ожирением.

Возможно, что в будущем будет возможно разработать препараты, восстанавливающие функцию STAMP2 и тем самым предотвращающие дальнейшее разрушение обмена веществ.

Дело в том, что человеческий организм не рассчитан на недостаток физической нагрузки и избыток питания, считает доктор Хотамислигил. По идее, разрабатываемая на основе их работы терапия должна увеличивать количество STAMP2 в клетках или хотя бы предотвращать его дальнейшее подавление. Тогда организм сохранит способность подавлять нежелательные воспалительные реакции. И, соответственно, человек не заболеет ни диабетом II, ни другими заболеваниями. Правда, несмотря на радужную перспективу, доктор Хотамислигил считает, что на разработку подобных препаратов уйдут годы, поэтому, вместо того чтобы ждать появления лекарства, лучше уже сейчас питаться умеренно.

Отчет об исследования опубликован в номере журнала Cell от 4 мая.